基于SOLO分类理论的教学设计

唐成晨 须萍

摘 要：本研究基于SOLO分类理论进行了“平面镜”一节的教学设计，包括确定教学目标、教学安排、教学方法、教学过程以及教学反馈.旨在以学生的思维水平为立脚点，提供新的教学设计思路，最终促进学生高阶思维的发展.

关键词：SOLO分类理论;平面镜;教学设计

文章编号：1008-4134（2020）06-0051    中图分类号：G633.7    文献标识码：B

1 SOLO分类理论概述

“SOLO”全称为“Structure of the Observed Learning Outcome”，意思为：可观察到的学习结果的结构.其理论来源于瑞士著名儿童心理学家皮亚杰的认知发展阶段理论，皮亚杰将儿童的认知发展分为感知运动阶段、前运算阶段、具体运算阶段、形式运算阶段这四个阶段.

SOLO分类层次是从简单到复杂、从具体到抽象的思维结构.思维结构由低到高依次为前结构水平（P）、单点结构水平（U）、多点结构水平（M）、关联结构水平（R）和抽象拓展結构水平（E）（理论思维层次见表1）.

SOLO分类理论的前三种思维水平属于量的积累，而后两种思维水平属于质的飞越，各思维水平之间的关系可以形象地用图1来表述[1].

2 教学背景分析

2.1 教材分析

“平面镜”选自苏科版物理八年级上册第三章第四节，是本章“光现象”中的关键内容，是光传播过程中的普遍现象，同时也是在学习了“光的直线传播”的基础上，进一步学习认识平面镜成像的特点、原理和应用.平面镜既与生活联系紧密，又是学生首次接触“像”概念，为“凸透镜成像”作了铺垫.定性探究平面镜成像的实验过程，是下一节定量探索“光的反射”规律的基础.教材这样编排，符合认知过程的发展规律，也起到承上启下的作用.

2.2 学情分析

从知识方面：初二年级的学生已经学习了“光的直线传播”，了解了光的直线传播原理;通过小孔成像的学习，对“像”的概念有了初步的认识.

从能力方面：通过探究水的沸腾特点实验，学生掌握基本的科学探究步骤以及动手操作能力.并且平面镜与学生的生活结合紧密，对平面镜并不陌生.

从经验方面：学生接触物理的时间不长，物理学习的经验不足;解决问题的能力弱，对于用替代法探究像与物的大小关系可能感到不易理解;处于形象思维向抽象思维为主的过渡时期，但仍以形象思维为主，对平面镜成像规律和特点往往停留在感性认识的基础上，缺乏理性的认识和科学的探究，对虚像概念的理解可能有困难;生活经验的干扰，根据照镜子的视觉经验，可能会让学生认为平面镜成像的大小与物到平面镜的距离有关，需要反复强调并进行巩固.

从结构方面：少部分学生处于单点结构，大多数学生处于多点结构，而处于关联结构以及拓展抽象结构的学生非常少.需要巧妙设计教学方法，帮助低水平的学生完成向高水平结构的过渡.

3 教学目标

教学目标的制定是教学活动的重要组成部分，科学制定教学目标，有助于教师更好地厘清教学思路，优化教学设计.基于SOLO分类理论以及学生学情分析，拟定如下教学目标以及各自对应的SOLO水平.

知识与技能：

（1）了解平面镜、虚像、物距以及像距等概念（多点结构）;（2）知道平面镜成虚像，理解平面镜成像规律中各物理量之间的关系（关联结构）;（3）利用平面镜成像特点解决生活中的实际问题（拓展抽象结构）.

过程与方法：

（1）能从演示实验现象中提出问题（单点结构）;（2）会使用相关的实验仪器，能够收集有关的数据和资料（多点结构）;（3）通过探究活动，体验科学探究的过程和方法以及科学探究各个环节间的关系（关联结构）;（4）养成用探究的方法探索事物本质的方法和能力（拓展抽象结构）.

情感态度与价值观：

（1）激发学生对身边物理现象的观察和学习兴趣;（2）养成实事求是、理论联系实际的态度，善于发现所学知识与生活的联系（关联结构）;（3）具有对科学的求知欲，善于用所学知识解释物理现象（拓展抽象结构）.

4 教学安排（见表2）

5 教学方法（见表3）

6 教学过程

6.1 新课引入

师：演示两个魔术，“魔盒”（从箱子上方投入硬币后消失;从侧面投入后观察到两枚硬币）以及“水中燃烧的蜡烛”.如图2、3、4所示，并分别点三名不同思维结构水平的学生表述看到的现象并大胆提出猜测.

生：观察两个魔术，思考为何会出现上述现象.

【设计意图】通过展示两个“魔术”，激发学生的认知冲突，从而激起求知欲和探索欲望.通过随机抽取3种思维水平的学生回答问题，确保每位学生都能积极参与，提高课程参与度.并通过聆听使学生互相取长补短.

6.2 平面镜概念教学

师：展示多幅图片，启示学生归纳图片中的共同点.引出“平面镜”概念，并对其进行拓展，丰富学生认知.展示图片（如图5、6所示）.

生：观察图片，积极讨论，回答教师问题.

【设计意图】通过展示图片，形象地建立平面镜的概念.列举生活中常见的平面镜，丰富学生对平面镜概念的理解，而不是局限于“镜子”完成单点向多点的过渡.此外，玻璃的提出也为后续“替代法”作铺垫.

6.3 平面镜成像规律教学

师：展示图7，引出问题：平面镜成像有什么特点？结合图片，引出物体与像的概念.

生：结合生活经验和展示的图片，提出各自的猜想.

【设计意图】通过图片的展示，给学生以视觉冲击，获得平面镜成像特点的感性认识.同时根据学生的回答，有助于教师掌握各思维水平学生的认识，为下面的针对性的引导提供帮助.

师：板书各位同学的猜想.像与物体大小相等;像和物体到平面镜的距离相等;像与物体是对称的.肯定学生们的猜想，引导学生思考如何根据现有的器材设计实验验证.

生：结合课前提供的器材，思考如何进行实验，制作实验数据记录表格.

【设计意图】启发学生观察实验仪器，训练学生观察能力、设计实验方案的能力.选R水平学生回答，能激发该同学更深入的探索欲望，以及树立“同伴榜样”，激励其他同学.

师：对R学生的回答进行总结和完善，即先在平面镜前放置一只蜡烛A，可以观察到其在平面镜中成的像A′，然后用与A完全相同的蜡烛B放在A的像A′上，观察两者大小，进而得出结论.引导学生动手实验，提出新的问题，即如何确定像的位置.

生：听取教师的总结，动手操作.当用平面镜进行操作时，无法确定像的位置.

师：提出用茶色玻璃代替平面镜的思想，强化用玻璃代替平面镜是为了“便于确定像的位置”.解决了像位置如何确定的问题，玻璃板应该如何放置.

生：将平面镜换成玻璃板，找到了像的位置，但有些组却无论如何都找不到像.学生观察找到像小组玻璃板的放置，结合本组操作发现问题所在.

師：再次强调玻璃板的作用，并点出玻璃板的放置要求.举出生活中大巴车与小轿车挡风玻璃放置的不同，思考为什么？

【设计意图】在学生们动手实验的过程中一步一步发现新的问题，并启发学生思考如何解决问题.这样引导式的教学便于学生经历真实的科学探究过程，充分调动学生们的积极性，提高课堂参与度.通过列举生活中的现象，激发学生思维，进而培养学生综合运用所学知识解决物理实际问题的能力，以期所有学生都能向更高级的思维水平过渡.

师：总结实验中的重要思想.发现B与A′完全重合，而B又与A完全相同，易证A′=A，像与物体大小相等得证.归纳该实验方法（等效替代法）.提问：若物体到平面镜的距离发生变化，像的大小如何变？

生：记录课堂笔记，着重记下等效替代法的实验思想.有些学生结合生活经验，回答物体越远，像越小;而有一部分同学直接动手进行了操作，得出了截然不同的结论.

师：引出视角的问题，纠正“物体越远，像越小”的错误前概念.布置课后查阅人眼机制的作业.

【设计意图】设置悬念，布置课后思考题，学生带着疑惑查阅资料，进而帮助学生拓展知识，完成知识量的积累.

师：引出像距、物距概念，引导学生继续验证像距与物距的关系，并思考有哪些方法比较像距与物距的大小关系.如图8所示.

生：小组讨论，有绘制表格法，画数轴法.在前面动手操作的基础上，学生熟练进行了实验.得出结论，验证猜想[2].

【设计意图】提供多种思路，拓展学生眼界.

师：回顾“小孔成像”特点，结合虚实像的定义，思考平面镜成像特点.

生：同学们用白纸充当光屏来进行检验，一部分发现平面镜成的像可以被光屏承接，是实像;另一部分认为不能，是虚像.

师：指出观察的不当，强调“直接”观察光屏.分别让一位U、M水平学生归纳平面镜成像规律，并进行完善补充.

【设计意图】在实验前，先不告知如何操作，待学生发现问题后，深入讨论，可以加深学生对虚像判断的理解.通过两种水平学生的回答，初步诊断学生们的认识与思维水平是否得到提升，诊断课堂效果.

6.4 平面镜成像的生活应用

生：阅读课本生活应用部分，体会平面镜与生活的紧密联系.

【设计意图】丰富学生们的感性认识，完成平面镜生活实例应用的积累，向高思维水平发展.

6.5 课堂小结 魔术揭秘

生：思考并结合所学尝试揭秘神奇的魔术（如图9、10所示）.

【设计意图】培养学生运用所学知识解决生活问题的能力，并能将所学知识和真实情景联系起来，维持学习动机和兴趣.帮助学生完成向更高水平（拓展抽象结构）的过渡.

7 教学反馈

及时的教学反馈可使教师及时了解学生掌握知识与技能的情况，以利于进一步教学.本研究基于SOLO试题制定原则[3]，拟定如下测试题检测课堂效果.

在“探究平面镜成像特点”的实验中，我们一般选用玻璃板代替平面镜.在实验中，玻璃板前后两个面都能成像，并且玻璃板的厚度对研究成像规律也有影响.聪明的小明利用梳洗用的两块小镜子（该平面镜的前表面为反射面）也完成了实验.小明的步骤如下（如图11所示）.

（1）如图甲所示，将两块平面镜分开一定距离固定于不锈钢框架上，将铅笔A放在平面镜前，可以看见铅笔通过平面镜成上下两段不完整的____像.此像虽不完整，但比玻璃板成像要____;

（2）在课堂实验探究中，我们为什么选用玻璃板代替平面镜，说明理由;

（3）小明用与铅笔A完全一样的铅笔B找到了铅笔A像的位置，他具体的操作是？

（4）图丙为图乙的简化图，图丙中

（BD或BC）表示像距.如果选用较厚的玻璃板做实验会带来什么影响？

评分标准见表4.

8 结论

基于SOLO分类理论的教学设计可以很好地提升学生的思维深度，激发学生思考问题的积极性.并且也为教学者提供了新的依据来进行教学设计[4].本文尝试基于SOLO分类理论进行了“平面镜”一节的教学设计，是一种科学的尝试，后续会付诸实践进行检验.希望本文理论思想可以为其他物理教学提供借鉴.

参考文献：

[1]杨虹，苏超.基于SOLO理论的物理教学设计研究——以“曲线运动”为例[J].中学物理，2019，37（13）：43-46.

[2]朱传华.“探究平面镜成像时像与物的关系”实验的另一种设计[J].物理教师，2018，39（12）：44-45.

[3] 吴维宁，李佳，孔惠斯.SOLO试题的编制与质量检测[J].教育测量与评价（理论版），2009（03）：45-48.

[4]丁玉玲，赵振宇.基于物理核心素养的教学设计——以“牛顿第一定律”为例[J].中学物理，2019，37（18）：59-62.

（收稿日期：2019-11-25）